Die Aktivitäten des ZAE Bayern erstrecken sich auf die Oberflächennahe Geothermie (bis 400 m Tiefe) und die Tiefengeothermie, wobei es sich hier um grundsätzlich unterschiedliche Techniken handelt. In der Oberflächennahen Geothermie liegen die Schwerpunkte bei Komponentenentwicklung und Methoden der Qualitätssicherung. Die Komponentenentwicklung erstreckt sich auf Materialfragen wie z. B. Verfüllbaustoffe für Erdwärmesonden und auf neue Sondenkonstruktionen wie z. B. Heat Pipe Erdwärmesonden mit CO₂ als Wärmeträger. 

Bei der Qualitätssicherung kann als herausragendes Beispiel der Thermal Response Test genannt werden. Es handelt sich um ein Verfahren, mit dem die thermischen Untergrundeigenschaften an einem konkreten Standort in situ gemessen werden können. Das ZAE Bayern hat dafür eine mobile Messeinrichtung und geeignete Verfahren zur Auswertung bzw. zur Simulation des Wärmetransports im Untergrund entwickelt. Ein weiteres Thema der Qualitätssicherung ist die Entwicklung von zuverlässigen Prüfmethoden zur Dichtheitsprüfung von Sondenrohren beim Betrieb von Erdwärmesonden. Zusätzlich werden Erdwärmesonden-Speicher als saisonale Speicher zur Konzipierung solarer Nahwärmeanlagen eingesetzt.

Bei der Nutzung von Tiefengeothermie ist das ZAE Bayern aktuell im Bereich der Beratung für Bauherrn und Betreiber (meist Kommunen) aktiv, insbesondere bei der Entwicklung, Optimierung und Bewertung von Systemkonzepten mit niedrigen Systemtemperaturen. Schwerpunkte sind hier die speziellen Anforderungen an Thermalwasserkreis, Technik der Energiezentrale mit und ohne Stromerzeugung, Auslegung des Wärmenetzes, Hausübergabe- und die damit verknüpfte Haustechnik.

Im Bereich Oberflächennaher Geothermie leiten Mitarbeiter des ZAE Bayern den VDI-Ausschuss „Thermische Nutzung des Untergrunds“ und organisieren jährliche Konferenzen auf nationaler Ebene. Im internationalen Kontext ist M. Reuß Operating Agent des IEA Implementing Agreements ECES Annex 21 „Thermal Response Test“.